Alguns neutrinos (partículas minúsculas e sem carga elétrica) captados pelo IceCube chegam com cerca de 10 bilhões de vezes a energia de um neutrino típico vindo do Sol. O observatório fica enterrado no gelo da Antártida. A comparação é de George Fuller, professor de física da Universidade da Califórnia em San Diego. Ele conta que um experimento parecido registrou um neutrino com energia 200 vezes maior que essa.
“Nós não sabemos realmente de onde veio esse neutrino”, disse Fuller. Para ele, o simples fato de a partícula ter chegado até aqui “pode estar dizendo algo profundo sobre o universo”. O físico põe esses neutrinos de altíssima energia entre as descobertas mais empolgantes do IceCube. O motivo, segundo ele, é que sua origem e o processo físico que os acelera ainda são pouco compreendidos.
Partículas assim são raras. O Sol produz neutrinos em enorme quantidade, mas de energia relativamente baixa. Dos mais energéticos, vindos de fontes distantes no cosmo, o IceCube detecta só algumas dezenas por ano.
Para pegá-los, o observatório ocupa cerca de um quilômetro cúbico de gelo no Polo Sul. Os pesquisadores abriram buracos fundos e desceram longos cabos com detectores de luz muito sensíveis, os tubos fotomultiplicadores. Eles procuram clarões rápidos de luz azul, a chamada radiação Cherenkov.
Esse brilho aparece quando um neutrino interage com a matéria do gelo. O choque gera uma partícula com carga elétrica, como um elétron ou um múon (partícula parecida com o elétron, porém mais pesada), que corre mais rápido do que a luz consegue andar dentro do gelo. O múon deixa um cone de luz pelo caminho. Pelo desenho dessa luz, os cientistas estimam a energia do neutrino e a direção de onde ele veio.
A escolha do lugar foi do físico Francis Halzen, nos anos 1990. Ele percebeu que, bem abaixo da superfície da Antártida, o gelo é muito transparente, com poucas bolhas e impurezas para atrapalhar a leitura de clarões fracos.
Neste ano, Halzen recebeu o Nobel de Física por contribuições decisivas ao IceCube e pela descoberta de neutrinos de alta energia vindos do espaço. Descobertas com neutrinos já contribuíram para cinco prêmios Nobel de Física. Fuller trabalhou com Halzen num dos primeiros artigos científicos sobre o observatório, publicado em 1998 na revista Physical Review Letters.
Caçar neutrinos é difícil porque eles quase nunca reagem com outras partículas. Não têm carga elétrica e interagem com a matéria, raramente, por uma força fundamental chamada interação fraca. Essa força é cerca de 20 ordens de grandeza (cem quintilhões de vezes) mais fraca que o eletromagnetismo.
A cada segundo, cerca de 100 bilhões de neutrinos atravessam cada centímetro quadrado do corpo de uma pessoa, quase sem deixar sinal. “Anos-luz de chumbo: dependendo da energia, eles passariam direto”, disse Fuller. Por isso servem de mensageiros. Escapam dos arredores de estrelas em colapso e de buracos negros com informações que outras formas de radiação talvez não revelem.
A dificuldade é antiga. Nos anos 1930, o físico Wolfgang Pauli propôs uma partícula desconhecida para explicar a energia que parecia sumir em certos tipos de decaimento radioativo. Ele mesmo admitiu o problema: “Fiz uma coisa terrível, postulei uma partícula que não pode ser detectada”. A prova só veio em 1956, quando Clyde Cowan e Frederick Reines captaram neutrinos num experimento chamado Projeto Poltergeist.
A Universidade da Califórnia em San Diego também participa de outra frente. No alto do deserto do Atacama, no Chile, o Observatório Simons coleta dados sobre a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, a luz antiga que sobrou do começo do universo. A universidade ajudou a criar o observatório, e o físico Brian Keating é o pesquisador principal.
Embora o foco seja essa luz antiga, as medições do Simons podem revelar dados sobre neutrinos das primeiras etapas da história do cosmo. Fuller acredita que essas observações podem melhorar a compreensão do Big Bang e de como o universo evoluiu no começo.
A própria massa dos neutrinos ainda é um mistério. Eles têm massa, talvez cerca de 10 milhões de vezes menor que a de um elétron, mas o valor exato segue desconhecido. Também não se sabe qual mecanismo produz essa massa.
